如圖所示在豎直平面內建立直角座標系XOY,OY表示豎直向上的方向.已知該平面內存在沿OX軸負方向的區域足夠大的...
問題詳情:
如圖所示在豎直平面內建立直角座標系XOY,OY表示豎直向上的方向.已知該平面內存在沿OX軸負方向的區域足夠大的勻強電場,現有一個帶電量為2.5×10﹣7C、質量為10﹣5Kg的小球從座標原點O沿Y軸正方向以某一初速度豎直向上拋出,它到達的最高點位置為圖中的Q點,其座標為(1.6,3.2),不計空氣阻力,g取10m/s2.求:
(1)指出小球帶何種電荷;
(2)小球的初速度和勻強電場的場強大小;
(3)小球從O點拋出到落回X軸的過程中電勢能的改變量.
【回答】
(1)帶電小球所到的最高點Q在O點的右上方,説明小球有水平向右的分運動和豎直向上的分運動就豎直方向而言,初速度是豎直向上的而重力是豎直向下的,重力使豎直向上的初速度逐漸減小,而不會產生水平向右的運動.小球只受重力和電場力,只有電場力水平向右才會使小球有向右的分運動.由此可以判斷電場力是水平向右的,又因為電場水平向左,所以小球帶負電.
故小球帶負電.
(2)對小球的兩個分運動,豎直方向:小球有豎直向上的初速度V0,受重力,所以小球做豎直上拋運動.Q點是最高點意味着Q點的豎直分速度為0.由豎直上拋運動得:,上式時間
水平方向:水平初速度為0,水平位移有x=,解得a=5m/s2
小球在水平方向的加速度a== 得E=200N/C
故小球的初速度為8m/s,勻強電場的場強大小為200N/C.
(3)小球從O點落回到X軸時,由於對稱*,水平位移為=a,代入數據得=6.4m,
電場力做的功為W=qE=3.2J,所以電勢能減少了3.2×10﹣4J(或電勢能改變量為﹣3.2J).
故小球從O點拋出到落回X軸的過程中電勢能減少了3.2J.
知識點:靜電場及其應用單元測試
題型:計算題